锂离子电池快速发展的关键：预锂化技术

朱如强，李志伟，孙 浩，孟祥辉，邵光杰，王振波2,*

(1.燕山大学环境与化学工程学院，河北 秦皇岛 066004；2.哈尔滨工业大学化学与化工学院，黑龙江 哈尔滨 150001；3.山东奥冠新能源科技有限公司，山东 德州 253000)

1 引言

随着电池行业的不断发展，高能量密度电池的地位越来越重要。在多种电池中，锂离子电池凭借能量密度高、环境友好等优点成为电池研究人员的研究重点。自1991年，日本Sony公司的电子产品得到快速发展后，锂离子电池开始兴起，并对其投入了大量的研究[1,2]。目前锂离子电池负极已经接近极限，难以满足当今社会发展的需求，开发新型的负极补锂材料迫在眉睫。

目前的负极主要还是碳基材料比较多，但它的比能量(372 mAh/g)比较低，并不能满足现在社会的需求。而硅的比能量高达3 579 mAh/g，逐渐成为下一代负极材料的研究热点[3]。众所周知，锂离子电池首次充放电过程中，负极材料表面会形成固体电解质相界面膜(Solid Electrolyte Interphase，SEI)，永久地消耗来自正极的锂，造成初始库伦效率(Initial Coulombic Efficiency，ICE)和能量密度偏低[4]。特别是，硅基材料在脱/嵌锂过程中，硅体积变化较大，容易造成结构塌陷和容量衰减，导致固体电解质界面膜不稳定，且SEI膜的不断形成与破坏会持续消耗锂离子，而稳定的SEI膜是延长电池循环寿命的主要因素，所以硅基材料仍然面临巨大的挑战。

对于上述问题，最有效的解决方法是使用预锂化技术在电极正式充放电循环之前添加少量锂源，弥补反应中过量消耗的锂。补充了SEI膜形成过程中的副反应和阴极锂的消耗，在一定程度上减轻了体积膨胀，提高了锂离子电池的整体性能。……